攻关型建筑QC提高地铁暗挖结构混凝土施工质量.docx
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攻关型建筑QC提高地铁暗挖结构混凝土施工质量
提高地铁暗挖结构混凝土施工质量
QC小组名称：
地铁1号线暗挖工程QC小组
单位名称：
建设集团有限公司
编制日期：
二0一年月
提高地铁暗挖结构混凝土施工质量
建设集团有限公司
发布人：
陈某职务：
QC小组组长
一．工程概况
某市地铁工程1号线第一合同段工程是某市地铁1号线最南端的两站两区间工程，包括某某站、某站、某某东、西区间工程，其中，某站主体暗挖段、某某西侧双连拱暗挖区间、东侧大断面暗挖渡线区间工程均采用浅埋暗挖法施工。
（1）某站主体暗挖段下穿南三环路和某桥，总长75米，开挖断面宽21.636米，高9.466m，采用中洞法施工；某某西侧区间目前已经完成土建施工，正在进行设备安装、铺轨等作业。
（见照片一某站主体暗挖段断面）
照片一某站主体暗挖段断面摄影：
高某时间：
201.1
（2）某市地铁1号线一合同段某某站西侧区段工程位于某某站西侧，向西同第十六合同段盾构区段工程盾构始发井相接，向东同某某车站相接。
暗挖区段施工范围内单线隧道共计139.967m，双连拱隧道共计58.4m，明做结构4.6m，其中，单线隧道段为小净距隧道，采用上下台阶法开挖。
（见照片二某某站西侧暗挖区间断面）
照片二某某站西侧暗挖区间断面摄影：
高某时间：
201.10
（3）某市地铁1号线某某站东侧区段暗挖工程，为单洞大跨断面隧道，长60m，结构断面尺寸为12.4×10.083m，采用CRD交叉中隔壁法开挖。
（见照片三某某站东侧暗挖区间断面）
照片三某某站东侧暗挖区间断面摄影：
高某时间：
201.2
二．小组简介表1
小组名称
某市地铁1号线第一合同段暗挖工程QC小组
小组注册编号
课题登记号
小组年检编号
课题名称
提高地铁暗挖工程混凝土施工质量
课题类型
攻关型
注册日期
201年4月20日
活动时间
201.04.20～201.03.05
活动次数
12
小组成员平均受QC教育
60学时
出勤率
96%
小组成员共计6人，最大48岁，最小24岁，平均年龄29岁。
聘请了方某（建设部专家）、汪某（中国土木工程学会专家）等两位地铁隧道资深专家指导小组活动，小组以专职技术人员为骨干，辅以1名现场操作人员。
序号
姓名
学历
职务
职称
小组职务
分工
1
陈某
公司总工
高级工程师
组长
全面负责小组活动
2
文某
项目总工
高级工程师
副组长
组织小组活动和
方案审核
3
高某
方案部长
工程师
组员
制定QC方案
4
刘某
主任工程师
工程师
组员
活动实施记录和
发布成果
5
王某
技术员
助理工程师
组员
现场管理
6
庄某
技术员
助理工程师
组员
现场数据统计
总结成果
制表人：
王某制表时间：
201.4.20
三．课题选择
（1）选题背景
地铁暗挖隧道结构普遍采用复合衬砌，复合衬砌即以锚喷支护作为初期支护，模筑混凝土作为二次衬砌（二层间有或无防水层）。
而复合衬砌是以新奥法为基础进行设计和施工的一种支护结构，具有理论先进、技术合理，能充分发挥围岩自承能力，提高衬砌承载力。
暗挖隧道二衬施工质量，尤其是结构实体质量，是保证和发挥结构安全和使用功能的技术质量关键控制点，通过对混凝土材料及性能优化、二衬混凝土施工技术的改进，模板体系的改良等技术措施的完善可以达到提高地铁暗挖隧道衬砌混凝土施工质量的目的。
（2）选题理由
制图人：
王某制图时间：
201.4.20
四.现场调查
我们QC小组全体成员对本工程容易出现的问题进行了全面调查，并根据以往的类似工程进行了调查分析，并对经常出现的质量问题进行了归纳总结，具体情况见下表2、表3：
地铁暗挖结构混凝土质量抽查统计表表2
序号
项目
检查点数
合格点数
合格率
1
拱顶出现空洞
500
382
76.4
2
混凝土结构不密实
100
90
90
3
施工缝处防水效果差
50
44
88
4
衬砌厚度偏差过大
50
45
90
5
钢筋保护层偏差过大
50
46
92
6
其它
20
18
90
合计
770
625
81.2
制表人：
王某制表时间：
201.4.26
地铁暗挖结构混凝土质量问题调查统计表表3
序号
项目
频数
频率（%）
累计频率（%）
1
拱顶出现空洞
118
81.4
81.4
2
混凝土结构不密实
10
6.9
88.3
3
施工缝处防水效果差
6
4.1
92.4
4
衬砌厚度偏差过大
5
3.4
95.8
5
钢筋保护层偏差过大
4
2.8
98.6
6
其它
2
1.4
100
合计
145
100
——
制表人：
王某制表时间：
201.4.26
根据上表，做出如下质量问题排列图：
图1暗挖隧道二衬结构实体质量问题排列图制图人:
刘某时间:
201.4.26
通过质量问题排列图可以看出，影响混凝土质量的因素为六个，其中“拱顶衬砌背后出现空洞”占总数的81.4%，超过了80%，是主要问题。
因此，我们小组此次活动将解决“拱顶衬砌背后出现空洞”的问题作为质量改进的主攻方向。
五．课题目标
1、小组活动目标
（1）由于“拱顶衬砌背后出现空洞”的问题是影响地铁暗挖结构混凝土施工质量的主要问题，应进行重点管理。
本课题目标值：
“拱顶衬砌背后出现空洞”的合格率由活动前的76.4%提高到90%，从而保证本工程主体结构混凝土强度等级100%达到设计强度，并符合混凝土强度等级评定标准；总体允许偏差值合格率达到92%以上。
（2）形成一套完善的地铁暗挖隧道衬砌混凝土施工工艺，作为公司今后地铁暗挖隧道模筑混凝土衬砌施工的作业指导书。
（3）确保本工程主体结构创优质工程，力争某市市结构长城杯。
2、目标可行性论证
2.1、有利条件
（1）本工程为某市市重点工程，集团及公司给予了足够重视，在各方面都给予大力支持。
（2）小组成员有较强的攻关能力，大部分成员长期合作，配合默契，工程技术人员拥有丰富的实践经验，具备技术创新及公关的能力。
（3）项目部编制了隧道衬砌混凝土专项施工方案及作业指导书，施工工艺经公司总工组织专家审定。
2.2、不利条件
施工难度大，工期紧，各项资源投入量大，完全解决“拱顶衬砌背后出现空洞”的问题很困难。
2.3、结论
本工程虽然具有很大的施工难度，但是通过优化施工方案、科学管理、严格按要求施工，还是可以解决施工难题，从而实现目标，可以看出目标可行，能够达到预期的要求。
六．原因分析
我们小组成员通过人员分工，各施工部位全程监控，进行小组主题活动讨论会，及时分析出现二衬混凝土实体质量的原因，总结如下图：
图2拱顶衬砌背后出现空洞的因果分析图
制图人:
刘某时间:
201.4.28
七．要因确认
根据上述因果分析图，我们小组召开会议，对各末端因素进行了认真的分析，要因确认如下：
要因确认表表4
序号
末端因素
确认内容
确认方法
确认人
要因
确认
1
教育、培训少
作业人员质量意识不强,人为增大砼用水量、形成泌浆。
现场调查
高某
刘某
★
作业人员施工经验不足,拱顶混凝土浇筑饱满度判断不准确。
现场调查
高某
刘某
灌注结束时不及时补压混凝土，注口部位易形成空洞。
调查分析
文某
高某
2
管理人员责任心不强
管理人员检查督促不到位,拱顶部位不振捣，不更换灌注口。
调查分析
高某
刘某
★
振捣设备与结构型式不匹配，挖结构模板支立完成后形成封闭体系，插入式振捣器不适用，附着式振捣器效果有限。
现场调查
陈某
文某
设备维修更新改进不及时,振捣设备规格不齐全,故障较多。
现场调查
陈某
文某
3
清理人员责任心不强
混凝土输送管没有清理干净、堵管，变混凝土流路、形成砼灌注中断，易产生空洞区。
调查分析
文某
王某
非要因
4
混凝土输送泵性能选择不佳
混凝土输送泵性能不稳定，压力不能满足混凝土输送距离和顶升高度。
调查分析
陈某
高某
非要因
5
混凝土配比控制缺少针对性，施工性能不良
混砼配比与结构的墙、拱浇筑型式不适应，砼施工性能不良。
砼坍落度小、流动性不高；增加单位用水量大增大坍落度时易离析、泌浆大，都易形成空洞。
调查分析
陈某
高某
★
6
城市交通繁忙,堵车,路况不好
混凝土运输时间过长,造成混凝土离析、和易性差，无法浇筑。
调查分析
陈某
高某
非要因
7
混凝土灌注不连续
形成砼灌注中断，易产生空洞区。
调查分析
陈某
庄某
非要因
8
措施不当
模板分段过长，交替灌注口较少或不使用交替灌注口时，混凝土流动距离大、对泵送压力需求高，拱顶形成的砼自然堆积三角区较大，不易饱满。
现场调查分析
王某
庄某
★
封闭模板堵头缺少排气孔，注过程中形成的泌浆，以及模板内的气体无法排出，砼无法饱满密实。
调查分析
陈某
王某
边墙部位模板不设置检查窗，无法利用检查窗做灌注口、排气、进行插入振捣、边墙部位密实度无法保证。
现场调查
文某
刘某
模板体系内空间狭小，工人作业困难，更换交替灌注口或阀门、人工振捣等带来不便。
调查分析
刘某
9
没有交替灌注口浇筑
模板没有设置交替灌注口、设置交替灌注口的情况下不交替灌注，利用单口浇筑，砼流动距离增大，增加泵送压力，砼流速减慢、砼不易密实。
现场检查
文某
刘某
非要因
10
气候恶劣,过热或过冷
浇筑混凝土造成困难,很难保证混凝土的浇筑质量,特别是拱顶衬砌背后部位混凝土的浇筑质量。
调查分析
刘某
非要因
11
混凝土灌注口设置数量较少
造成灌注口纵向间距过大，砼流动距离增大，两灌注口之间的交叠区饱满度降低，易形成空洞。
现场调查分析
陈某
文某
非要因
12
灌注结束时没有及时补压混凝土
灌注口部位易形成空洞。
现场检查
文某
刘某
★
13
二衬背后回填注浆不重视
二衬背后回填注浆不及时,注浆时压浆不饱满,注浆材料强度不满足要求。
现场检查
文某
刘某
★
★—要因
制表人：
刘某制表时间：
201.4.28
八．制定对策
根据以往施工经验及多方面的调查统计，QC小组分析认为：
为控制质量，应从加强操作人员培训、调整设计断面和增加辅助措施等多方面着手进行，由此制定相应的对策表。
对策表表5
序号
要因
实施对策
目标
措施
地点
完成
时间
负责人
1
教育、培训少
对职工进行专业知识、验收规范的学习、培训，加强技术交底。
全体职工树立精品意识，受教育率100%。
1.定期进行教育、培训,并针对教育、培训的内容进行考核。
2.组织观摩学习，进行质量教育和工艺操作培训；
3.召开现场技术交底会、提升施工水平。
项目
会议室
现场
201.
5.10
高某
刘某
2
管理人员责任心不强
明确管理人员职责范围,制定奖惩措施。
树立完善的监督检查制度,问题整改率100%。
签订责任状
项目
会议室
现场
201.
5.5
陈某
3
措施不当
制定可行、合理、有效的施工措施
措施有效率100%，问题整改率100%。
1.边墙部位模板设置检查窗，插入内部振捣器（振捣棒）进行辅助振捣；
2.在局部用振捣棒敲击模板辅助振捣。
3.在模板边墙部位适当位置按照1.5～3m间距开设检查窗，作为砼灌注、效果检查、排气、振捣为一体的工作窗。
4.根据模板长度，按照4～6m间距在拱顶设置交替灌注口。
5.在堵头模板上设置φ20硬质塑料管或钢管排除泌浆水和空气
项目
会议室
现场
施工中
高某
庄某
4
混凝土配比控制缺少针对性，施工性能不良
控制混凝土配合比质量
100%砼配比设计合理、施工性能好。
1.采用无需捣固的高流动性自密实砼，满足暗挖衬砌砼灌注捣固困难的特殊需要；
2.普通砼选定水灰比适宜、单位用水量少、流动性好、泌浆小、富有粘性不易离析的砼配比。
搅拌站
施工
现场
施工中
陈某
高某
5
灌注结束时没有及时补压混凝土
补压混凝土
保证灌注口位置砼的密实度100%。
灌注口浇筑后，约5min左右，补压一次砼，使该部位砼挤压密实。
施工
现场
施工中
陈某
文某
6
二衬背后回填注浆不重视
回填注浆密实
及时进行二衬填充注浆,100%满足饱满度和强度要求。
二衬施工完成达到设计强度后，及时进行背后回填注浆，作为砼空洞的有效补救措施。
注浆时压浆应充分饱满、注浆材料强度应为高强水泥浆液。
施工
现场
施工中
高某
庄某
制表人：
刘某制表时间：
201.4.30
九．对策实施
根据以上对策表，QC小组成员及时召开会议，认真研究制定出详细的实施措施，并于201年5月1日开始分头负责实施。
实施一：
对职工进行专业知识、验收规范的学习、培训，加强技术交底
施工作业人员是落实所有技术方案的第一线人员，他们的技术质量素养的高低成为施工质量好坏的决定性因素之一。
由QC小组牵头，对作业人员进行质量教育，提高其质量意识。
同时组织作业人员骨干去其他相似地铁项目进行工艺的观摩学习，并在内部进行工艺操作培训，召开现场技术交底会、提升作业人员施工技术水平。
经过学习、培训，使全体职工树立了精品意识，受教育率达到100%。
实施二：
明确管理人员职责范围，制定奖惩措施，增强管理人员的责任心
针对管理人员责任心不强，由组长陈某制定管理实施细则及奖罚措施，并与有关管理人员签订责任状。
进行专项检查，确保在施工现场随时有管理人员跟踪检查、监督，夜间施工有专人负责值班，发现问题能及时整改。
通过与个人经济利益挂钩，极大地提高了管理人员的责任心，树立了完善的监督检查制度，使施工整改率达到100%。
实施三：
制定可行、合理、有效的施工措施
1、积极利用常用振捣设备，完善暗挖二衬砼振捣方法，提高砼密实度
（1）在现有常用的内部捣固器和模板振捣器的前提下，总结出在地铁暗挖衬砌模筑砼中对二者进行综合利用的思路，发挥二者的各自优势，达到砼振捣的最佳效果，避免砼结构出现不密实、不均匀的质量问题。
即在模板体系或模板台车体系上，根据附着式模板振捣器的功率和有效影响半径，合理布置其间距和数量。
根据施工量测和记录总结显示，一般按照其有效影响半径约在1～2m，振动交叠距离控制在300～500mm的范围，附着式模板振捣器的布置为：
纵向间距2m，区间标准断面环向4～5台，大断面拱墙整体模筑环向6～7台。
同时，边墙部位模板设置检查窗，插入内部振捣器（振捣棒）进行辅助振捣；并在局部用振捣棒敲击模板进行辅助振捣。
（2）振捣方法
混凝土的捣固方法及标准
位置项目标准
振捣方法附着式模板振捣器+内部振捣器
内部振捣器插入间隔50cm左右
仰拱、边墙及拱下部振捣器的插入深度下层混凝土中10cm左右
1处的振动时间5～15s左右
拱顶部振捣方法附着式模板振捣器
模板振捣器1次持续振动时间30～120s
振捣器开启方式纵向跳间开启
环向根据浇筑高度适时开启
（3）振捣注意事项
1）使用模板振捣器，混凝土表面平滑美观，但有时会使气泡增加。
2）模板振捣器是使模板全体振动，混凝土灌注达到拱部以后使用，对灌注的混凝土会产生不利影响。
3）混凝土难于充填的部位，应仔细捣固。
4）拱顶部分不能使用内部振捣器的部分，注意不要产生品质下降、厚度方向分离等缺陷。
5）凝土灌注中断的场合，再次开始时要特别仔细，捣固器应确实地插入下层的混凝土中。
6）振捣器形状、大小及数量，应根据一次捣固的混凝土容积决定，并留有备用数量。
2、根据暗挖模筑砼衬砌特点，设计加工优化改良的模板体系，或模板台车体系
（1）模板检查窗设置
在模板边墙部位适当位置按照1.5～3m间距开设检查窗，作为砼灌注、效果检查、排气、振捣为一体的工作窗。
混凝土落下会产生离析和蜂窝。
为此，灌注边墙的检查窗应设在合适的高度上
模板检查窗的设置为：
单窗尺寸：
450×450mm。
一般为隧道单侧双排设置：
纵向1.5～3m；上下排距1m左右（根据隧道断面调整），上下排相邻检查窗交错布置。
（2）灌注口设置
模板长度因衬砌施工进度、混凝土灌注能力、曲线的曲率等而异，一般多采用9～12cm，考虑混凝土的充填性、施工性，决定灌注口和检查窗的位置和数量。
拱顶部，在距已灌注混凝土侧0.75m的位置，设仰角45°～60°的向上灌注口，在中央或堵头侧设交替的灌注口。
根据模板长度，按照4～6m间距在拱顶设置交替灌注口。
灌注口离开已灌注好的混凝土侧越远，其流动是复杂的，靠近已灌注好侧的拱部易产生空隙。
因此，灌注口最好靠近已灌注好的混凝土侧。
（3）模板按照合理间距在拱顶设置多个交替灌注口后，按照从已完成侧到堵头侧的顺序，及时更换灌注口，分段灌注，实现砼相互充分交叠，达到浇筑饱满。
（4）在堵头模板上设置φ20硬质塑料管或钢管排除泌浆水和空气
3、制定合理的浇筑步序，保证浇筑效果
（1）区间标准断面隧道，可利用边墙部检查窗和拱顶灌注口进行先墙后拱两阶段浇筑。
具体见下图【隧道墙拱的灌注顺序图】
图3隧道拱墙的灌注顺序图
制图人：
高某制表时间：
201.5.5
（2）对于区间渡线、停车线等大断面隧道和车站暗挖主体隧道，按照设计图纸施工步序要求，底板、边墙、顶拱分步浇筑，不予分步的可在边墙下部、拱墙交界部位设置工作窗，进行灌注、振捣。
4、合理的混凝土施工组织，保证作业连续性和结构质量
安排小组专人监督协调，保证搅拌站砼供应连续性；合理安排灌注时间，避开交通高峰期和限行时间段；安排专人负责砼输送管的检查、清理、维护，保证输送畅通。
措施有效率达到100%，问题整改率100%。
实施四：
控制混凝土配合比质量，使砼配比设计合理、施工性能好
（1）在部分质量要求非常高、且振捣非常困难的工程部位采用无需捣固的高流动性自密实砼，满足暗挖衬砌砼灌注捣固困难的特殊需要。
（2）普通砼宜选定水灰比适宜、单位用水量少、流动性好、泌浆小、富有粘性不易离析的砼配比。
专职技术、试验人员负责，加强施工现场砼性能的测定和记录分析，加强与砼搅拌站之间的技术联系和信息互通，适时反馈调整砼配合比，做到针对砼底板、边墙、顶拱不同部位的砼性能尤其是坍落度的需求进行配拌、运送。
（3）控制混凝土的配比，保证混凝土具有良好的施工性能。
混凝土的施工性能指和易性、坍落度、流动性以及施工时的强度等。
因此，在施工过程中，应根据施工条件、构造条件、环境条件等，使之具有符合运输、灌注、捣固等作业的施工性能。
隧道的拱部很难进行充分捣固的地点，要选择材料难于离析的配比。
特别是泌浆的多少对拱顶部背后产生空隙的大小有影响，尽可能地选定泌浆小的配比。
为此，要比普通混凝土的细骨料率多些，水泥用量和混合材等的粉体量也要增加，形成富有粘性的混凝土。
适合作业的坍落度因衬砌的形状、尺寸、部位、及补强材料的配置、混凝土的运送、灌注及捣固的方法等而异。
仰拱的混凝土一般采用的坍落度是8cm。
边墙及拱部比一般的混凝土结构物的坍落度大些，多采用15～18cm。
即使如此，拱部混凝土与一般结构物不同，其捣固作业是十分困难的。
为此，可采用坍落度更大一些的混凝土，但只增加单位水量的大坍落度的混凝土，虽然灌注作业容易些，但泌浆多，粗骨料与砂浆易分离，会产生蜂窝和空洞等缺陷。
从防止材料分离方面看，最好采用合适的混合剂，尽量减少单位水量。
完全控制了混凝土配合比的质量，100%合理，施工性能好，满足了施工的要求。
实施五：
灌注结束时及时补压混凝土,保证灌注口位置砼的密实度
灌注口浇筑后，约5min左右，补压一次砼，使该部位砼挤压密实,密实度达到了100%。
实施六：
及时进行二衬回填注浆，满足饱满度和强度要求
二衬施工完成达到设计强度后，及时进行背后回填注浆，保证二衬与防水板之间充分填充无空隙，作为砼空洞的有效补救措施。
注浆时压浆应充分饱满，并且尽量采用高强无收缩的水泥浆液，或者与结构等强的注浆材料，100%的保证了填充部分的饱满度和强度要求。
十．效果检查
通过技术攻关后，“拱顶衬砌背后出现空洞”的合格率由活动前的76.4%提高到了92.3%，达到了90%的预期目标；
同时本工程主体结构混凝土强度等级100%的达到了设计强度，并符合混凝土强度等级评定标准；总体允许偏差值合格率达93.8%，达到了92%的目标。
（2）形成了一套完善的地铁暗挖隧道衬砌混凝土施工工艺，作为公司今后地铁暗挖隧道模筑混凝土衬砌施工的作业指导书。
（3）总体质量与地铁1号线沿线类似暗挖车站比较控制效果很好，轨道建设公司对某车站二衬质量控制做出肯定，并且本工程取得了某市市结构长城杯。
制图人：
王某制图时间：
201.2.20
十一．标准化
在此次活动，通过技术攻关达到了混凝土质量控制目标。
针对二次衬砌施工的难题，我们克服了许多不利因素，成功解决了这一难题。
根据此次的QC小组活动，将控制程序进行总结，按作业指导书形式在集团内部发布。
十二．体会及今后的展望
通过本次QC活动，我们充分发挥了小组成员的工作能力，克服施工中遇到的问题，小组成员的素质也得到了提高。
我们将继续坚持应用QC方法，不断解决施工中的难点。
QC小组活动自我评价表表6
项目
自我评价（分）
活动前
活动后
创优意识
73
91
个人能力
72
87
QC知识
77
90
解决问题的能力
79
92
团队精神
82
95
制图人：
高某制图时间：
201.3.5
1号线工程主体隧道工程已经于201年底贯通，我小组成员已经转战到轨道交通首都机场线。
作为某市2008年奥运会的另一条承诺基础设施建设，机场线工程已经开工建设，综合现场问题，小组已经确定下一个课题计划是“轨道交通首都机场线围护结构土钉墙质量改进”，并且已经展开小组活动，希望来年有机会和诸位评委、同仁共同分享质量小组活动的成果。
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